DE3049043A1 - Verfahren und anordnung zur unterdrueckung des niederfrequenten rauschens bei ausgangssignalen von halbleiter- sensoren - Google Patents
Verfahren und anordnung zur unterdrueckung des niederfrequenten rauschens bei ausgangssignalen von halbleiter- sensorenInfo
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Description
Rl.-Nr. 197 V80
23.12.1980 .υ ΪΈ/PLI/Go/Pe
Verfahren und Anordnung zur Unterdrückung; des niederfrequenten Rauschens bei AusgangsSignalen von Halbleiter-Sensoren
■ £'Ja: :-t. ■
Die Erfindung.-betrifft ein Verfahren nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Sowohl bei Flächen- als auch zellenförmigen
optoelektronischen Halbleiter-Sensoren werden Ladungen, welche der jeweiligen Helligkeit .
einzelner Bildpunkte entsprechen, im Takt von Taktsignalen zu einem Ausgang bzw..zu mehreren Ausgängen
transportiert und sind dann als Signal abnehmbar. Der Signalverlauf einer Taktperiode ist derart, daß
ein jeweils von der Helligkeit abhängiger Maximal-Wert
auf einen von der Helligkeit unabhängigen Minimalwert folgt.
Bei häufig verwendeten Halbleiter-Sensoren sind zwei Ausgänge vorgesehen, deren Ausgangssignale um 180
phasenverschoben sind. Da die Ausgangssignale der
Sensoren sehr klein sind, sind entsprechende Ver-
ORIGINAL INSrfcüTED COPY
** ' .: . !·*{<!-tNr. 1971/80
stärker vorgesehen, welche bei einigen Halbleiter-Sensoren bereits in diesen Senr-oron integriert sand.
In de.' Verstärkern entsteht nun ein Rauschsignal, weichts. sio.h .additiv dem Nutzsignal überlagert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Rauschen zu unterdrücken.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß. dieser,
im wesentlichen niederfrequente Rauschanteil weitgehend unterdrückt wird.
Durch ;die in den Unteransprüchen aufgeführten-Maßnahmen-^
sowie durch die .erfindungsgemäße Anordnungen zur DurcH*·
führung"des Verfahrens sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen des im.^Hauptanspruch angegebenen Verfahrens
möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand.mehr.erer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch einen Halbleiter-Sensor,
Fig. 2 das^Signal- und Rauschspektrum des Ausgangssignals
■ einesjHalbleiter-Sensors,
Fig. 3 ein-erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 4 eixuzweites' Ausführungsbeispiel, Fig. 5.ein;drittes Ausführungsbeispiel, Fig. 6 einj_yiertes Ausführungsbeispiel und Fig. ^-.ein^funftes Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 ein-erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 4 eixuzweites' Ausführungsbeispiel, Fig. 5.ein;drittes Ausführungsbeispiel, Fig. 6 einj_yiertes Ausführungsbeispiel und Fig. ^-.ein^funftes Ausführungsbeispiel.
.· ; ..'o : / .
Beschreibung der Erfindung
Beschreibung der Erfindung
Bei dem -Ha^leiter-Sensor nach Fig. 1 stellt 1 den
....I. -O- ORDINAL !NSPcC
COPY
197V8O
eigentlichen! Bildbereich dar, während die Schieberegister 2 und 3 ini Takt von "bei 4- und 5 zugeführten
Taktimpulsen die Ladungen aus dem Bildbereich zu den
Ausgängen transportieren. An den Ausgängen der Schieberegister 2, 5 ist je ein Verstärker 6, 7 angeordnet,
an dessen Ausgängen 8 und 9 die Signale, deren zeitlicher Verlauf schematisch dargestellt ist, abnehmbar
sind.
Die Ausgangssignale weisen das in Fig. 2 dargestellte Spektrum auf, welches bei einer Abtastfrequenz von
10 MHz ein Basisband bis etwa 5 MHz umfaßt. Zur Gewinnung
von Videosignalen wird dieses Basisband üblicherweise durch einen Tiefpaß abgetrennt, so daß
ein Videosignal entsprechend der mit 10 bezeichneten Spektralverteilung auftritt. Wie eingangs erwähnt,
ist diesem Signal Rauschen überlagert, dessen Spektralverteilung etwa der Kurve 11 entspricht.
Das Spektrum der bei 8 und 9 (Fig· 1) anstehenden
Signale umfaßt ferner einen Träger bei 10 MHz sowie dessen Seitenbänder von t 5 MHz.
In Fig. 3a ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, während Fig. 3b eines der Ausgangssignale
des Halbleiter-Sensors darstellt, welches mit additivem Rauschen überlagert ist. Da das Rauschen additv überlagert
ist, macht es sich bei den Maximal- und Minimal-Werten gleichermaßen bemerkbar. Die Signale werden
nun von den Ausgängen 8, 9 (Fig. 1) über Impedanz-Wandler 12, 13 Kleinmschaltungen 14, 15, 16, 17 zugeführt.
Die Schalter 16 und 17 werden jeweils geschlossen, wenn das entsprechende Signal seinen Minimal-Wert
aufweist. An die Kleinmschaltungen schließen sich Verstärker 18 und 19 an, deren Ausgänge zur Zussu-mmenf
assung beider Signale an eine Addier schaltung
1971/80
20, welche auch als nichtadditive Mischschaltung ausgebildet
sein kann, angeschlossen sind. Mit Hilfe eines Tiefpasses werden die trägerfrequenten Anteile
entf e. nt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 4 werden die Minimal- und Maximal-Werte durch Schwellwertschaltungen
vonc Lnander getrennt. Die Ausgangssignale der Schwellwertschaltungen
22 und 23 werden den Eingängen einer Subtrahierschaltung 24 zugeführt. Dadurch wird erreicht,
daß lediglich die Differenz zwischen den Maximal- und Minimal-Werten ermittelt wird und über
den Tiefpaß 25 als Videosignal zur Verfügung steht. Bei der Anordnung nach Pig. 5 erfolgt die Trennung
der Minimal- und Maximal-Werte durch nichtadditive Mischschaltungen 26 und 27, welche im wesentlichen
aus jeweils zwei Transistoren bestehen, welche über ihre Emitter mit einem gemeinsamen Arbeitswiderstand
verbunden sind.
Da sich das Rauschen, wie aus Pig. 2 ersichtlich ist, fast ausschließlich im Basisband bemerkbar macht,
kann eine Unterdrückung des Rauschens auch dadurch erfolgen, daß das Trägerband zur Gewinnung des Videosignals
ausgenutzt wird.Bei der Anordnung nach Pig. werden hierzu die Ausgangssignale über je einen Bandpaß
28, 29 geleitet, dessen Durchlaßbereich von 5 MHz
bis 15 MHz reicht. Beide trägerfrequenten Signale werden einem Hüllkurven-Demodulator 30 zugeführt, dessen
Ausgangssignal über einen Verstärker 31 und einen Tiefpaß
32 dem Ausgang 33 der Anordnung nach Pig. 6 zugeleitet"
ist. :
Da durch die Taktung des Halbleiter-Sensors die Trägerfrequenz
ohnehin zur Verfügung steht, kann gemäß
Pig. 7 ein Synchron-Demodulator in einfacher Weise dazu verwendet werden, das Trägerband in das Basisband
umzusetzen. Hierzu sind für j'eden der Ausgänge
3049CH3
197V80
des Halbleiter-Sensors Synchrondemodulator en 34-, 35-vorgesehen.
><Diesen wird bei 36 und 37 Jeweils ein Taktsignal
zugeführt. Die Ausgänge der Synchron-rDemodulatoren
sind mitten Eingängen einer Addierschaltung 38 verbunden,
an deren Ausgang ein Tiefpaß 39 angeschlossen ist.
!Fig. 8 zeigt-in detaillierter Darstellung ein Ausführungsbeispiel-gem·.
i'ig.5»-wobei Fig. 8a die Schaltung selbst
und Fig* -Qb^Spannungs-Zeitdiagramme der bei der Schaltungsanordnung
auftretenden Signale darstellt·
.j X- i'i.
I",'/. U M
Claims (11)
1.) Verfahren zur Unterdrückung des niederfrequenten
Rauschens bei Ausgangssignalen . von Halbleiter-Sensoren,
welche innerhalb einer Abtasttaktperiode je einen Maximal- und einen Minimal-Wert aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Minimalwerte mit Hilfe einer Klemmschaltung auf konstantes Potential
gebracht werden.
2. Verfahren zur Unterdrückung des niederfrequenten Rauschens bei Ausgangssignalen von Halbleiter-Sensoren,
welche innerhalb einer Abtasttaktperiode je einen Maximal- und einen Minimal-Wert aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalwerte und die Minimalwerte je einem Detektor zugeführt werden
und daß die Ausgangssignale der Detektoren voneinander subtrahiert werden. "
5- Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung der Minimal-Maximalwerte Schwellwertschaltungen
vorgesehen sind.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung der Minimal- und Maximalwerte nichtadditive
Mischschaltungen vorgesehen sind
ORIGINAL INSPECTED
*-!:irr. 1 ' :- . Ä.H&?. 197V80
5- Verfahren zur Unterdrückung des ^niederfrequenten
Fiiutichona "bei Auygattgngignalan ^on Hulbluiüar-Sensoren,
welche innerhalb einer Abtasttaktperiode je einen Maximal- und einen Minimal-Wert aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Basisband der Ausgängssignale unterdrückt wird und der dem Abtasttakt,
entsprechende Träger einschließlich der zugehörigen Seitenbänder demoduliert wird.
6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale
nach entsprechender Verstärkung einem Bandpaß zugeführt sind, dessen Ausgang mit dem Eingang
. eines Hüllkurven-Demodultaors verbunden ist, und
daß dem Hüllkurven-Demodulator ein Tiefpaß nachgej
sohaltet: ist. ;
7. Anordnung nach Anspruch 4-, bei welcher der Halbleiter-Sensor
über zwei Ausgänge verfügt, deren Ausgangssignale in bezug auf ihre Maximal- und
schoben
Minimal-Werte phasenver-- zueinander sind, dadurch
'gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale
je einem Eingang zweier nichtadditiver Mischschaltüngen
zugeführt sind, deren Polarität entgegengesetzt zueinander ist.
8. Anordnung'nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet,
daß eine 'erste nichtadditive Mischschaltung von zwei-lTransistoren gebildet ist, deren Emitter
mit einem gemeinsamen Arbeitswiderstand verbunden sind'-und1'deren Basen mit je einem Ausgangssignal
. des Halbleiter-Sensors beaufschlagt sind, und • daß'«ine-zweite nichtadditive Mischachaltung aus
zwei"weiteren Transistoren vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, deren Emitter
über- einen gemeinsamen weiteren Widerstand mit konstantem Potential verbunden sind und deren
• \: III I '
OHlGiNAL INSPECTED
tt *
• : Ba;.-Nr. 1971/80
Basen mit1 den Ausgangssignalen des Halbleiter-Sensors
'beaufschlagt sind.
9. Ve abfahren1 zur-Unterdrückung des niederfrequenten
Rauschens bei Ausgangssignalen von Halbleiter-Sensoren,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale1 mit-der Taktfrequenz des Halbleiter-Sensors
synchron-demoduliert werden und daß das
• synchrön^-demodulierte Signal'bandbegrenzt wird.
... -C ii V ι — -· - "
10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch'9/dadurch gekennzeichnet, daß ein Synchron-Demodulator und ein Tiefpaß, dessen
Grenzfrequenz etwa der halben Taktfrequenz des Halbleiter-Sensors entspricht, vorgesehen sind.
11. Anordnung nach Anspruch 10, bei welcher der Halbleiter-Sensor über zwei Ausgänge verfügt,
deren·Ausgangssignale in bezug auf ihre Maximal- und Minimal-Werte phasenverschoben zueinander
-sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgang&signale·je einem Synchron-Demodulator
zugeführt1sind,- daß die Ausgänge der Synchron-Demodulätoren
mit je einem Eingang einer Addierschaltung verbunden sind und daß der Ausgang
··■ der --Addierschaltung an einen Tiefpaß angeschlossen
u., C'li · i J-
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|---|---|---|---|
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